高頻大功率場效應(yīng)管的原理及在全固態(tài)發(fā)射機中的應(yīng)用

程燕翎

摘? ? 要：隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國廣播事業(yè)也獲得了持續(xù)的進(jìn)步，為了能夠提高發(fā)射機的使用性能，延長發(fā)射機的使用壽命，絕大多數(shù)廣播電臺開始使用全固態(tài)發(fā)射機以代替原有的電子管發(fā)射機以減少發(fā)射極的能耗，提高發(fā)射機的工作質(zhì)量。高頻大功率場效應(yīng)管在全固態(tài)發(fā)射機使用過程中有著至關(guān)重要的作用，直接決定全固態(tài)發(fā)射機是否能夠順利工作，本文主要針對高頻大功率場效應(yīng)管的原理以及在全固態(tài)發(fā)射機中的作用進(jìn)行深入探究。

關(guān)鍵詞：高頻大功率;場效應(yīng)管;全固態(tài)發(fā)射機

高頻大功率場效應(yīng)管隨著制造業(yè)和科學(xué)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，在全固態(tài)發(fā)射機中的應(yīng)用更加廣泛，使得廣播發(fā)射機的全固態(tài)化得以飛速發(fā)展。高頻大功率場效應(yīng)管作為全固態(tài)發(fā)射機的核心元件，對于全固態(tài)發(fā)射機功能的有效發(fā)揮有著關(guān)鍵影響。因此，需要加強對高頻大功率場效應(yīng)管工作原理及結(jié)構(gòu)的研究。

一、場效應(yīng)管及全固態(tài)發(fā)射機概述

1.高頻大功率場效應(yīng)管的主要特點

中波全固態(tài)發(fā)射機的有效應(yīng)用極大地減少了廣播單位設(shè)備管理與運營所需要消耗的成本，提高了廣播節(jié)目的播出質(zhì)量和播出效果，對于廣播的事業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展有十分重要的作用。中波全固態(tài)發(fā)射機的工作狀態(tài)直接與大功率場效應(yīng)管的功率合成息息相關(guān)，只有加強對大功率場效應(yīng)管原理以及工作方式的研究，才能夠使得中波全固態(tài)發(fā)射機更好的工作。場效應(yīng)管可以利用控制輸入回路的電場效應(yīng)對回路電流進(jìn)行輸出控制，是一種半導(dǎo)體元件，場效應(yīng)管具有明顯的轉(zhuǎn)移性特征。當(dāng)設(shè)備發(fā)生漏電現(xiàn)象時，可以通過場效應(yīng)管的柵極電壓對漏極電流進(jìn)行有效控制。其次，場效應(yīng)管可以利用多數(shù)載流子進(jìn)行導(dǎo)電，場效應(yīng)晶體管在運行過程中并不會產(chǎn)生高溫，有著良好的抗輻射性能。相對于其他電子元件設(shè)備來說，場效應(yīng)管具有更好的穩(wěn)定性和安全性。同時，場效應(yīng)管也具有輸出性的特點，一般情況下，高頻大功率場效應(yīng)管放大電路的電壓放大系數(shù)要小于三極管組成的電壓放大系數(shù)，在運行過程中并不會出現(xiàn)不規(guī)則運動狀態(tài)的運動電子。相對來說大功率場效應(yīng)管的噪聲較低，電子在擴散和運動期間不會產(chǎn)生散粒噪聲的問題。

2.場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)與原理

場效應(yīng)管在N型半導(dǎo)體棒制作一個薄層P型區(qū)，同時加之反向電壓，P區(qū)起到的是控制的作用，又被稱之為柵極。半導(dǎo)體棒的左端是多數(shù)載流子的源頭，稱之為源極。電子從右端泄露出去，右端稱為漏極，用D表示。當(dāng)有反向電壓加到柵極上時，。漏極間可以導(dǎo)通很大的電流，柵極電流比較小，所以電流增益比較大，線路電壓增益也很大。由此可見，場效應(yīng)晶體管是一種功率增益比較大的器件，根據(jù)場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)可以將其分為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管以及結(jié)型場效應(yīng)管兩種。當(dāng)前國內(nèi)比較通用的高頻大功率場效應(yīng)管多是采用的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管是通過表面靜電感應(yīng)進(jìn)行電導(dǎo)溝通控制，也常被稱之為表面場效應(yīng)管。根據(jù)場效應(yīng)管的導(dǎo)電類型又可以將不同結(jié)構(gòu)的場效應(yīng)管分成N型溝道和P型溝道[1]。

場效應(yīng)管作為一種電壓控制器件，可以通過電壓輸入的改變對輸出電流進(jìn)行有效控制，整體工作期間對于信號源的功率消耗非常小，具有內(nèi)阻小，輸入阻抗高，動態(tài)范圍大，抗干擾能力強，輸出功率大，增益高，開關(guān)特性等優(yōu)勢。但場效應(yīng)管也存在易擊穿、耐壓低、易損壞的特征。場效應(yīng)晶體管的絕緣層比較薄，當(dāng)帶有電荷的物體靠近場效應(yīng)晶體管的柵極時，在場效應(yīng)管的襯底和柵極部位會出現(xiàn)感應(yīng)電荷，而由于絕緣層襯底以及柵極所組成的電容量很小，輸入電阻在非常高的情況下，容易出現(xiàn)感應(yīng)電荷造成的高電壓而擊穿場效應(yīng)管的絕緣層，影響場效應(yīng)管功能的有效發(fā)揮，甚至?xí)斐蓤鲂?yīng)管的損壞。因此，在實際使用高頻大功率場效應(yīng)管的過程中，需要加強對場效應(yīng)管的保存以及取用方法的探究，對場效應(yīng)管進(jìn)行合理的養(yǎng)護(hù)以及科學(xué)的使用，減少由于人為問題所造成的場效應(yīng)管的損壞，提高場效應(yīng)管的使用價值[2]。

二、高頻大功率場效應(yīng)管在全固態(tài)發(fā)射機中的應(yīng)用

1.加強對場效應(yīng)管的儲存和管理

為了保證在全固態(tài)發(fā)射機中高頻大功率場效應(yīng)管能夠發(fā)揮應(yīng)有的作用和價值，延長高頻大功率場效應(yīng)管的使用壽命，工作人員需要對場效應(yīng)管進(jìn)行合理的保存和管理，尤其重視對場效應(yīng)管柵極的保護(hù)。管理人員在場效應(yīng)管儲存過程中，要將其電極短路放在可以防止靜電的包裝當(dāng)中，避免由于靜電問題而造成場效應(yīng)管的損壞和功能破壞。同時，在使用場效應(yīng)管之前，相關(guān)工作人員需要先用手接觸金屬物體的表面，或者接觸地面以放掉身體中的靜電，減少靜電對場效應(yīng)管的破壞和影響，保證場效應(yīng)管的使用效果，在易產(chǎn)生靜電的秋冬季節(jié)，尤其需要注意導(dǎo)出靜電。其次，在使用過程中還需要避免摩擦，并盡可能地避免用身體觸碰電極，防止對場效應(yīng)管的電極產(chǎn)生影響而造成場效應(yīng)管工作精度的下降。在具體使用過程中，要求所有的測試儀器包括電烙鐵等線路都要做好接地，有效避免靜電對場效應(yīng)管所造成的不必要的破壞和損耗[3]。

2.做好場效應(yīng)管的測量工作

通常來說，高頻大功率場效應(yīng)管的開啟電壓為3伏左右，柵極的擊穿電壓在20V左右，所以針對場效應(yīng)管的電壓測量所選取的萬用表的電池需要在6V到15V之間。同時，還需要注意的是，萬用表在電阻檔時電池的負(fù)極與紅表筆相連，電池的正極與黑表筆相連，依次開展正向?qū)y量、反向夾斷電壓測量以及線路板上的測量。正向?qū)y量時，紅表筆接S極，黑表筆接G極。此時，GS間的輸入電容被正向充電，DS應(yīng)導(dǎo)通。黑表筆接D極，紅表筆接S極，萬用表指示的電阻值應(yīng)當(dāng)接近于零歐姆，說明DS已經(jīng)導(dǎo)通，在反相夾斷電壓測量時，黑表筆接G極，紅表筆接S級。此時，二者之間的輸入電容被反向充電，然后將紅表筆接S極，黑表筆接D極，二者之間電阻應(yīng)當(dāng)很大，說明場效應(yīng)管被夾斷。通過正反向測量說明場效應(yīng)管工作狀態(tài)是否良好，在測試結(jié)束之后，需要使得場效應(yīng)管可以在夾斷狀態(tài)下保存。

3.做好場效應(yīng)管的拆卸和安裝工作

工作人員在安裝場效應(yīng)晶體管時，要保證電烙鐵和人體可以可靠接地，如果條件不允許接地時，則需要首先將電烙鐵的電源插頭拔掉，然后進(jìn)行焊接。其次，在設(shè)備安裝之前，還需要使用乙醇對電路板管座進(jìn)行清洗，同時還需要在場效應(yīng)晶體管上放上絕緣墊片，使得場效應(yīng)晶體管的功能和功率可以發(fā)揮到最佳程度，并在場效應(yīng)管上加上一層導(dǎo)電硅脂，使熱量可以得到有效發(fā)散。在準(zhǔn)備好前期工作之后，才可以繼續(xù)開展場效應(yīng)晶體管的安裝工作和焊接工作。另外，在拆卸場效應(yīng)晶體管時，要嚴(yán)格按照相應(yīng)的程序來操作。首先拆除場效應(yīng)晶體管兩邊的固定螺絲，然后拆開晶體管周圍的焊接，并在較短時間內(nèi)完成柵極的拆卸工作[4]。

4.場效應(yīng)晶體管的維修實例

場效應(yīng)晶體管功率放大器在工作過程中，由于處于高頻大功率的放大狀態(tài)對周圍環(huán)境的要求較高，所以相對來說發(fā)生故障的概率也比較高。下面主要選擇一種典型的故障進(jìn)行分析，并提出維護(hù)和保養(yǎng)的可行性建議。故障現(xiàn)象為功率放大器T5管的電流為1.5A，功放指示器報警。場效應(yīng)管正常工作電流應(yīng)為7A左右，靜態(tài)工作電流應(yīng)當(dāng)為1.5A左右，根據(jù)故障問題分析可以發(fā)現(xiàn)，正常情況下附近兩個電位器的對地電阻應(yīng)當(dāng)是1.5K，經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)實際為2.8K。工作人員將電位器電阻又調(diào)四圈，將阻值跳到1.5K，工作電流恢復(fù)到7.8A，工作恢復(fù)正常。大功率場效應(yīng)管在實際使用過程中，由于脈沖電壓比較大，容易損壞晶體管的結(jié)構(gòu)，所以在晶體管保存時要防止靜電，并將其放置在金屬屏蔽袋內(nèi)。晶體管安裝時要用銅金屬做一個接地網(wǎng)，經(jīng)過1M電阻接地，將功力放大器放在接地網(wǎng)上，功效本身也需要接地作業(yè)。注意維護(hù)和使用過程中，工作人員不能用手直接接觸電擊，可以用手拿陶瓷絕緣位置。

三、結(jié)論

綜上所述，作者在本文之中對其進(jìn)行了全面的剖析，希望能夠給予大家一些啟發(fā)，高頻大功率場效應(yīng)管在全固態(tài)發(fā)射機中的有效應(yīng)用使得全固態(tài)發(fā)射機的功能能夠得到更好的發(fā)揮，提高了我國廣播行業(yè)的工作效率和工作質(zhì)量。因此，需要加強對高頻大功率場效應(yīng)管工作原理及工作作用的研究，明確場效應(yīng)管的使用方式和維護(hù)方法，以盡可能地延長場效應(yīng)管的使用壽命，提高場效應(yīng)管的應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]邵云.全固態(tài)發(fā)射機大功率場效應(yīng)管的換管技巧[J].中國有線電視，2016（11）.

[2]董方明.全固態(tài)電視發(fā)射機的技術(shù)特點及維護(hù)措施[J].中國高新技術(shù)企業(yè).2016（30）.

[3]張麗娟. 高頻大功率場效應(yīng)管的原理及在全固態(tài)發(fā)射機中的應(yīng)用[C]. .2006全國廣播電視發(fā)射技術(shù)論文集（1）.：中國錄音師協(xié)會，2006：312-317.

[4]張麗娟.高頻大功率場效應(yīng)管的原理及在全固態(tài)發(fā)射機中的應(yīng)用[J].西部廣播電視，2005（06）：33-36.